超冷銫里德堡原子強相互作用下的電磁感應透明效應

《超冷銫里德堡原子強相互作用下的電磁感應透明效應》是依託山西大學，由張好擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超冷銫里德堡原子強相互作用下的電磁感應透明效應
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張好
• 依託單位：山西大學

項目摘要

高激發態里德堡原子半徑大極化率高，極易被外場操控。里德堡原子間具有很強的偶極-偶極和長程范德瓦爾斯相互作用。在其強相互作用背景下，里德堡原子與光場的相互作用將影響電磁感應透明等量子相干效應，產生新奇的物理現象，里德堡原子與量子光學相結合為量子信息存儲和量子模擬提供了新的可能。.本項目通過雷射冷卻以及雙光子激發6s1/2→6p3/2→ns/nd製備超冷銫里德堡原子，研究里德堡原子強相互作用下的電磁感應透明效應。主要內容包括：1.理論上通過建立包含原子間強相互作用的光與原子相互作用全量子模型，計算強相互作用下的電磁感應透明現象，並利用蒙特卡洛方法模擬基於電磁感應透明現象形成里德堡暗態極子的演化。2.在超冷銫里德堡原子系綜中，通過光學偶極阱提高原子密度，增強里德堡原子間相互作用，實驗測量電磁感應透明效應的變化。3.利用微波控制里德堡能級躍遷，研究里德堡暗態極子的演化，為光信息存儲奠定實驗基礎。

結題摘要

基於里德堡原子的量子相干效應能夠使精密測量達到很多傳統測量方式無法獲得的測量精度和安全性，是當前關乎國家綜合科技實力提升以及國家安全的重要研究領域。該項目以銫里德堡原子為實驗介質，分別在熱原子蒸汽池以及冷里德堡原子環境下，進行了與精密測量相關的基礎性實驗以及套用開發。主要包括了弱磁場下里德堡原子塞曼分裂與磁場的線性依賴關係以及激發光偏振引起的分裂強度變化，為利用里德堡原子進行微弱磁場測量提供理論基礎；里德堡原子精細結構的躍遷強度比，觀測了里德堡原子相互作用引起的激發阻塞效應對躍遷強度的抑制作用，並且獲得了不同精細結構躍遷強度比隨主量子數的變化關係；利用俘獲損耗技術進行里德堡原子的無損探測，並且通過對激發光進行調製解調，將信噪比提高了至少30dB以上；設計了基於里德堡原子蒸汽池的微波場二維測量的裝置並獲得專利授權，為進一步利用里德堡原子的量子相干效應進行微波場精密測量以及成像提供條件。